Китай запустит к границам Солнечной системы зонды с ИИ
Китайские исследователи планируют широко использовать искусственный интеллект в проекте непилотируемой экспедиции к границам Солнечной системы. По их мнению, ИИ поможет в решении уникальных задач полета, к которым относятся неизвестная среда, сложная динамика экспедиции, разнообразная научная полезная нагрузка, неконкретизированные цели исследования, большие расстояния до объектов и длительные задержки связи при ограниченной скорости передачи данных.
К границам Солнечной системы и далее
Специалисты таких организаций, как Пекинский технологический институт, Китайская лаборатория исследования дальнего космоса и Шанхайская академия космических технологий, опубликовали в Journal of Deep Space Exploration статью, где утверждается, что искусственный интеллект способен повысить уровень автономности дальних зондов и снизить их зависимость от Земли. Благодаря ИИ космические аппараты смогут автономно обрабатывать данные, воспринимать информацию и принимать решения, а также эффективно выполнять вычисления.
Ранее представители китайских космических ведомств сообщали о планах отправить исследовательскую миссию к границам гелиосферы. Планируется к 2049 году достичь расстояния в 100 астрономических единиц (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца). В более долгосрочной перспективе, к концу столетия, планируется уйти на расстояние в 1000 а.е.
Для исследования межпланетной среды к «голове» и «хвосту» гелиопаузы будут отправлены два космических аппарата. Они будут получать энергию от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ). Совершая гравитационные маневры у Юпитера и, возможно, посещая другие планеты и объекты пояса Койпера во внешней части Солнечной системы, зонды будут изучать межпланетную пыль, межзвёздную среду и такие явления, как аномальные космические лучи и «водородная стена» на границе межзвёздного пространства.
Предполагается, что на борту зондов будут установлены различные научные инструменты, включая оптические камеры, анализаторы пыли и частиц, спектрометр и магнитометр.
Китайское национальное космическое управление CNSA еще в 2020 году официально сообщило о планах реализации проекта по исследованию границ Солнечной системы. Этот проект был включен в последнюю «Белую книгу по космосу» Китая в 2021 году. Но с тех пор новой информации о проекте было немного. Статья, опубликованная в конце 2024 года, содержит несколько косвенных обновлений вместе с обзором по планам миссии.
В прошлом Китай уже применял технологии ИИ в космической сфере, хотя и в ограниченном масштабе. В частности, в недавнем полете аппарата Chang’e-6 по доставке образцов с обратной стороны Луны, использовался микроровер, оснащённый ИИ, который позволял луноходу самостоятельно выбирать точки съемки посадочного модуля. В дальнейшем планируется применять ИИ и для роверов в рамках будущей экспедиции Chang’e-8, которая будет направлена к Южному полюсу Луны.
Аналогичные технологии применяются и в NASA. Например, американский ровер Perseverance также оснащен искусственным интеллектом, облегчающим работу планетохода на поверхности Марса.
ИИ должен помочь Китаю сократить отставание от США в гонке к звездам
ИИ для обработки данных поможет китайским дальним зондам передавать на Землю только необходимую информацию, учитывая большие расстояния и ограниченную скорость связи. Путем очистки и слияния данных ИИ может устранять ошибки и несоответствия в блоках информации перед передачей и объединять данные от нескольких датчиков для повышения точности.
Методы сжатия данных на основе ИИ, такие как автокодирование, могут значительно сократить объем информации, отправляемой на Землю без потери критических деталей, что важно для дальних полетов.
ИИ также может обеспечить автономное восприятие (распознавание объектов), позволяя космическим аппаратам эффективно исследовать и моделировать неизвестную среду. Используя передовые алгоритмы, космические аппараты могут автономно обнаруживать и реагировать на редкие, но ценные с научной точки зрения события, такие как солнечные бури или удары астероидов.
Авторы статьи считают, что повысить производительность съемочной аппаратуры помогут глубокие сверточные нейронные сети (СНС) – класс алгоритмов машинного обучения для обработки изображений и видео. Глубокие СНС имеют от 30 до 100 слоёв и позволяют классифицировать изображения, распознавать объекты и сегментировать «картинку». Каждый слой извлекает более сложные признаки: первые анализируют мелкие детали, последующие – более сложные объекты. На последних слоях сеть выявляет признаки, соотносит их с конкретными изображениями и точно определяет, что попало в кадр.
Искусственный интеллект сможет мониторить состояние зондов, оценивать оборудование и прогнозировать сбои для обеспечения долговечности и надежности аппаратов. Системы навигации и управления с искусственным интеллектом оптимизируют траектории и корректируют курс с минимальным вмешательством с Земли.
Системы планирования, использующие ИИ, такие как обучение с подкреплением, адаптируются к изменяющимся условиям полета, расставляют приоритеты и эффективно используют ресурсы аппаратуры. ИИ-системы мониторинга неисправностей диагностируют и устраняют сбои в реальном времени, повышая безопасность полета без задержек передачи сигнала.
Эффективные вычисления могут облегчить проблемы ограниченной вычислительной мощности на борту космических аппаратов. Подход с использованием ИИ позволит сделать акцент на разработке легких алгоритмов, требующих минимальных вычислительных ресурсов, что гарантирует эффективное решение расчетных задач в дальнем космосе, отмечают авторы.
К настоящему времени границ гелиопаузы достигли лишь единицы космических аппаратов. И все они американские: Pioneer 10 и 11, Voyager 1 и 2, и New Horizons. Намерение Китая использовать искусственный интеллект для своего проекта полета к границе Солнечной системы, очевидно, должно сократить отставание КНР в этой гонке к звездам.
Самое популярное
